Le Lockheed C-5 est un avion de transport militaire lourd de l'Armée de l'air des États-Unis conçu par le constructeur aéronautique américain Lockheed. Sa vocation est le transport à longue distance de charges très lourdes, pour le soutien logistique d'un corps expéditionnaire. Il est capable d'emporter pratiquement tous les équipements des forces armées américaines, dont des chars de bataille, des engins de génie, des hélicoptères et même des sous-marins de sauvetage.

Lorsqu'il fait son premier vol en 1968, il est le plus gros avion du monde, à la fois en longueur, en masse maximale au décollage et en charge utile. Le développement de cet avion, dont l'USAF est resté l'unique utilisateur, a dû faire face à des difficultés techniques considérables, donnant lieu à des dépassements records de budget. Il a néanmoins durablement influencé l'industrie aéronautique, notamment en matière de motorisation.

Produit à , le C-5 a joué un rôle central dans la logistique de tous les conflits dans lesquels les États-Unis ont été impliqués depuis la guerre du Viêt Nam. Le nombre d'appareils en service a été réduit à 52, mais les avions restants ont été modernisés et devraient rester opérationnels jusqu'aux années 2040.

Développement

Besoins logistiques

La logistique militaire se définit comme l'ensemble des moyens permettant de déployer et maintenir une force armée. Cela comprend le transport de troupes, de vivres, de matériel et de munitions, la maintenance des équipements, le soutien médical et les télécommunications. Les moyens de transport, qu'ils soient routiers, ferroviaires, aériens ou maritimes, en sont l'élément capital..

Balbutiant jusque-là, le transport aérien militaire voit son importance solidement établie lors de la Seconde Guerre mondiale. Néanmoins, les États-Unis ne disposent que d'avions civils légèrement modifiés pour un rôle de transport militaire, comme le Douglas C-47 Skytrain par exemple. Juste après la fin du conflit, la (USAAF) met en service son premier avion conçu spécifiquement pour le transport militaire : le Fairchild C-82 Packet. Cet avion à la structure bipoutre se charge grâce à une rampe à l'arrière du fuselage, caractéristique nouvelle appelée à se généraliser.. En 1948, le pont aérien de Berlin illustre la valeur stratégique du transport aérien..

Avions des années 1950 et 1960

La (USAF), qui succède à l'USAAF en 1947, se dote d'avions-cargos de plus en plus lourds : Douglas C-74 Globemaster, Douglas C-124 Globemaster II, puis Douglas C-133 Cargomaster, ce dernier étant doté de turbopropulseurs. Le C-133 n'a pas une carrière très longue à cause de problèmes de fatigue structurelle, mais représente un bond en matière de capacité de transport. Il possède une voilure en position haute, qui facilite l'utilisation de l'avion depuis des terrains mal entretenus. Le train d'atterrissage se loge dans des carénages qui font saillie sur le bas du fuselage, ce qui évite qu'ils viennent encombrer une partie de la cabine. Là encore, c'est une caractéristique qui s'inscrit durablement dans la conception des avions-cargos militaires. La cabine est en outre pressurisée pour le transport de troupes..

Appartenant à une autre catégorie, en tant que transport tactique, le Lockheed C-130 Hercules, mis en service en 1957 (et dont des versions sont encore en production en 2022, plus tard), est l'avion-cargo militaire qui fait référence par son évolutivité, sa longévité, le nombre d'opérateurs et le nombre d'exemplaires produits. Il possède lui aussi une rampe de chargement à l'arrière (permettant aux véhicules d'entrer et sortir par leurs propres moyens), une aile haute, des carénages pour loger le train d'atterrissage, et une pressurisation de cabine indépendante de celle du cockpit..

Le Boeing C-135 Stratolifter, le premier avion-cargo à réaction de l'USAF, rejoint la flotte en 1961. Cet avion, similaire au Boeing 707 civil, n'a pas les caractéristiques propres à un avion-cargo militaire : il n'a pas de rampe de chargement, il ne peut pas utiliser de terrains sommairement aménagés, etc. En tant que cargo, son usage est assez limité, mais il est en revanche un avion ravitailleur très réussi..

Le Lockheed C-141 Starlifter entre en service en 1965. C'est un cargo à vocation stratégique, ressemblant à certains égards à une version très agrandie du Hercules, quadriréacteur, utilisant des moteurs JT3D similaires à ceux utilisés sur la plupart des Boeing 707 et Douglas DC-8.. Bien que de dimensions beaucoup plus modestes, le C-141 possède une conception aérodynamique qui annonce celle du C-5.. La principale limitation du C-141 est qu'il reprend la section du fuselage du Hercules, ce qui limite l'encombrement des charges transportables..

Appel d'offres de l'USAF vignette|Un C-5A en camouflage « Europe 1 » en vol au début des années 1980.

Pour remplacer les anciens Douglas C-133 Cargomaster, le commandant du Military Air Transport Service (MATS) demande le un nouvel avion de transport stratégique. L'USAF lance en le programme CX-HLS (pour ) qui est approuvé par le secrétaire à la Défense des États-Unis Robert McNamara le . Le cahier des charges du futur appareil est en partie basé sur les caractéristiques du Lockheed C-141 Starlifter : ailes hautes, dérive en T, quadrimoteur mais avec la capacité d'atterrir sur des pistes similaires ( au décollage et à l'atterrissage). La charge maximale est portée à maximum et en moyenne pour une autonomie respective de . Le nouvel appareil doit être capable de transporter des véhicules comme des MBT ou des pièces d'artillerie lourde, dont le transport n'est jusque là possible que par la mer..

Réponse des constructeurs

Cinq constructeurs soumettent des offres préliminaires à l'USAF en 1964 : Boeing, Lockheed, Douglas, Martin Marietta, et General Dynamics (via sa division Convair). Les trois premiers sont retenus pour procéder à une étude beaucoup plus détaillée, financée, sur une durée d'un an. Le cahier des charges de l'USAF étant très directif, les avions proposés sont très similaires, ayant tous la même configuration générale : quatre réacteurs sous des ailes en position haute, un cockpit situé au-dessus du nez de l'avion, etc. Le , le contrat est attribué à Lockheed.. Boeing réutilise assez largement les études faites sur sa proposition pour développer son 747, bien qu'il ait une configuration différente..

Le surnom de l'appareil, , est choisi lors d'un concours interne de Lockheed et trouvé par un employé, L. L. Kitchens. Il est adopté le .. C'est une tradition, chez Lockheed, de puiser dans le champ lexical de l'astronomie pour nommer les avions : Constellation, Electra, Sirius..

Conception des moteurs thumb|right|Essai en vol du TF39 sur un Boeing B-52.|alt=B-52 en vol. L'avion a normalement 8 moteurs montés dans 4 nacelles doubles, mais deux moteurs sont remplacés par un énorme TF39. Le cahier des charges de l'US Air Force, dans sa version finale au printemps 1964, exige que l'appareil se contente de quatre réacteurs. Étant donné sa taille, cela signifie qu'il faut développer un moteur d'une poussée au décollage de l'ordre de , ce qui est gigantesque pour l'époque.. En comparaison, les moteurs du C-141 développent chacun. Initialement, trois motoristes sont candidats au développement d'un moteur pour CX-HLS : Pratt & Whitney, General Electric et Curtiss-Wright, ce troisième étant vite écarté. GE et PW sont financés pour développer des prototypes de moteurs, et finalement GE remporte le contrat. Son TF9, qui motorise le C-5, représente un bond considérable par rapport à tous les turboréacteurs à double flux préexistants, que ce soit par sa poussée maximale, son taux de compression, son taux de dilution, et la température atteinte en sortie de la chambre de combustion. Ce turboréacteur sert de base au CF6 civil. De même, Pratt and Whitney adapte au marché civil le moteur qu'il avait développé en compétition, pour en faire le JT9D. Ces deux familles de réacteurs motorisent ensuite les gros-porteurs civils : 747, DC-10, MD-11, A300, A310. Le programme CX-LHS a ainsi, indirectement, influencé pour des décennies l'aviation civile..

Difficultés techniques et dépassements de budget

Lockheed est engagé, par contrat, à ce que la masse à vide de l'avion soit inférieure à . Si cette masse est dépassée, le constructeur sera pénalisé financièrement. Cette limite se révèle extrêmement difficile à tenir et force les ingénieurs à alléger à outrance la structure, en particulier celle des ailes, dont les longerons sont conçus pour un niveau de contraintes 40 % supérieures à ceux du C-141.

Le premier vol du C-5A, (numéro d'immatriculation 67-017) a lieu le depuis l'usine Lockheed Martin de Marietta où il a été assemblé, le C-5A Galaxy est alors le plus gros avion du monde, en longueur et en masse maximale au décollage (son envergure est légèrement inférieure à celle du B-36). Rapidement, quelques problèmes aérodynamiques apparaissent, en particulier le nombre de Mach de divergence de trainée est plus bas que prévu. Lors du premier vol, un incident est à déplorer, alors qu'il est en phase d'atterrissage, une des 28 roues de l'appareil va lâcher..

Un problème bien plus grave se pose concernant la structure des ailes : en 1969, lors des tests sur la cellule dédiée aux essais au sol, l'aile se rompt à 125 % de sa charge nominale, alors qu'elle doit résister jusqu'à 150 %. Dans les années suivantes, l'examen des avions déjà en service montre que les fatigues structurelles des ailes, et dans une moindre mesure du fuselage, sont bien plus rapides que prévu. Des études probabilistes sont menées, et il est estimé (à 90 % de probabilité) que sur les produits, moins de 8 atteindront leur durée de vie estimée ( de vol) sans que des fissures n'apparaissent dans la structure des ailes.

En matière de dépassements budgétaires, le C-5 établit une première historique : pour la première fois, le coût d'un programme militaire dépasse son budget initial d'un milliard de dollars courants.. Les dépassements de budget, cumulés au coût opérationnel de l'appareil, valent au C-5 d'être surnommé par les pilotes FRED pour ..

Henry Durham, cadre de Lockheed, alarme publiquement sur le déroulement du programme C-5, notamment sur l'utilisation d'alliages de mauvaise qualité. Cela lui fait perdre ses responsabilités au sein de l'entreprise jusqu'à devoir démissionner. Quelques années plus tard, en 1974, il reçoit un prix de l', association luttant (entre autres) contre la corruption...

L'USAF réceptionne son premier C-5A (numéro d'immatriculation 68-0212) le . Ce même avion devient opérationnel au sein du (MAC, nouvelle désignation du MATS depuis le ) le ) sur l'aéroport international de Charleston. sont en service en et représentent la moitié de la capacité totale de transport du MAC..

Caractéristiques (C-5A)

Motorisation

Les quatre réacteurs à haut taux de dilution, de type TF39, les plus puissants du monde au moment où l'avion est entré en service, sont placés très haut par rapport au sol, ce qui permet à l'avion d'utiliser des pistes non-préparées sans que ses moteurs ne risquent d'avaler des objets étrangers. Les inverseurs de poussée n'agissent que sur le flux froid (l'air non brûlé venant de la soufflante), mais ont tout de même une bonne efficacité de 57 % (c'est-à-dire que la poussée inverse maximale est égale à 57 % de la poussée maximale au décollage).

Voilure